Układ zdalnego pozycjonowania przemysłowej J E T Y
P R OkameryKwideo
Układ zdalnego
pozycjonowania
przemysłowej
kamery wideo
kit AVT-817
Chciałbym zaproponowaĘ
budowÍ ukÅ‚adu, dla ktÛrego
moÅ‚na znaleüĘ naprawdÍ
Nie sÄ… to jednak jedyne miej- nym, trudnym do pokonania prob-
duło interesujących
sca, w ktÛrych kamera wideo, lemem. OtÛÅ‚ format kadru takiej
zastosowaÒ.
połączona przewodowo lub drogą kamery jest podobnie jak format
Spadek cen małych,
radiową z prostym monitorem, klatki filmowej, oparty na złotym
przemysłowych kamer wideo
moÅ‚e okazaĘ siÍ niezastÄ…pionym podziale odcinka. UniemoÅ‚liwia
pozwala na zastosowanie tych Å›rodkiem obserwacji. Wszelkiego to nadzorowanie wiÍkszego obsza-
typu antywłamaniowe systemy ru, poniewał w kadrze znajdzie
urzÄ…dzeÒ w gospodarstwie
dozoru takÅ‚e wymagajÄ… stosowa- siÍ takÅ‚e duÅ‚a czÍśĘ sufitu i pod-
domowym, nawet tak
nia kamer przemysłowych. W łogi pilnowanego pomieszczenia,
nietypowo, jak obserwacja
niezbyt bezpiecznych czasach, co najczÍÅ›ciej nie jest dla nas
Å›piÄ…cych lub bawiÄ…cych siÍ
w jakich Å‚yjemy, lepiej dobrze interesujÄ…ce. Zastosowanie obiek-
dzieci.
przyjrzeĘ siÍ, kto stoi pod drzwia- tywu o krÛtszej ogniskowej po-
mi naszego domu zanim je ot- zwoli wprawdzie na zwiÍkszenie
worzymy. Prowadzenie hodowli kata widzenia kamery, ale kosz-
zwierzÄ…t takÅ‚e moÅ‚e wymagaĘ tem utraty szczegÛÅ‚Ûw i dalszego
zdalnej obserwacji naszych pod- ìÅ‚adowaniaî siÍ w kadr zbÍdnych
opiecznych i to nie tylko w dzieÒ, elementÛw w jego gÛrnej i dolnej
ale i w nocy. PrzykÅ‚ady zastoso- czÍÅ›ci. PoniewaÅ‚ zastosowanie
wania kamer wideo mołna mno- w przemysłowej kamerze obiekty-
Å‚yĘ w nieskoÒczonośĘ. wu anamorfotycznego Cretiena ra-
Podczas stosowania przemysÅ‚o- czej nie wchodzi w grÍ, musimy
wej kamery w systemie dozoru wymyÅ›liĘ jakiÅ› inny sposÛb roz-
spotykamy siÍ najczÍÅ›ciej z jed- szerzenia kÄ…ta widzenia kamery.
Elektronika Praktyczna 6/99
53
Układ zdalnego pozycjonowania przemysłowej kamery wideo
Opis działania układu
Na rys. 1 i 2 pokazano sche-
maty elektryczne proponowanego
ukÅ‚adu. SkÅ‚ada siÍ on z dwÛch
czÍÅ›ci: ukÅ‚adu wykonawczego, ste-
rującego serwami i pracą oświet-
lacza noktowizyjnego, oraz czÍÅ›ci
sterujÄ…cej, ktÛra moÅ‚e byĘ umiesz-
czona w znacznej odległości od
kamery.
Zajmijmy siÍ najpierw ukÅ‚a-
dem wykonawczym pokazanym
na rysunku 1. SkÅ‚ada on siÍ
gÅ‚Ûwnie z generatora sterujÄ…cego
zasilaniem ośmiu diod elektrolu-
minescencyjnych (nadawczych)
w podczerwieni D1..D8.
Nie bÍdziemy tu szczegÛÅ‚owo
opisywaĘ zasady działania
oświetlacza noktowizyjnego do
kamery wideo, wspomnijmy
tylko, Å‚e przetworniki obrazu
wiÍkszoÅ›ci kamer wideo uczulo-
ne sÄ… na promieniowanie bliskiej
podczerwieni, i Å‚e fakt ten mo-
łemy wykorzystaĘ do prowadze-
nia obserwacji w ciemnościach.
Rys. 1. Schemat elektryczny układu wykonawczego.
Impulsowe zasilanie diod daje
znacznÄ… oszczÍdnośĘ pobieranej
SposÛb ten nasuwa siÍ sam: maÅ‚e i lekkie, do pozycjonowania przez ukÅ‚ad energii, przy nie-
naleÅ‚y zbudowaĘ ukÅ‚ad, ktÛry kamery zastosowaliÅ›my standardo- znacznym spadku jasnoÅ›ci obra-
poruszałby kamerą ustawiając ją we serwomechanizmy modelars- zu.
w pozycji najbardziej odpowied- kie. Oświetlacz noktowizyjny mołe
niej dla aktualnie prowadzonej Zaprojektowany układ charak- byĘ włączany wysokim pozio-
obserwacji. Tak wyposaÅ‚ona ka- teryzuje siÍ nastÍpujÄ…cymi wÅ‚aÅ›- mem napiÍcia podawanego na
mera mogłaby byĘ wyposałona ciwościami: wejście R generatora astabilnego,
w obiektyw o nawet bardzo ma- Umołliwia zdalne pozycjonowa- zrealizowanego na układzie
Å‚ym kÄ…cie widzenia, szczegÛlnie nie maÅ‚ej kamery wideo, z moÅ‚- NE555 - IC2.
w przypadku, jeÅ‚eli bÍdziemy mie- liwoÅ›ciÄ… wykonywania ruchÛw UkÅ‚ad jest zasilany napiÍciem
li moÅ‚liwośĘ pozycjonowania jej w dwÛch pÅ‚aszczyznach. staÅ‚ym 12VDC, niezbÍdnym do
takÅ‚e w pÅ‚aszczyünie pionowej. KÄ…t obrotu kamery wynosi ok. prawidÅ‚owego funkcjonowania
Jak dotÄ…d, na drodze do zbudo- 180o, zarÛwno w pionie jak wiÍkszoÅ›ci kamer wideo i zapew-
wania potrzebnego nam urzÄ…dze- i w poziomie. Przy zastosowa- niajÄ…cym wystarczajÄ…cÄ… energiÍ
nia, barierą nie do pokonania było niu obiektywu o kącie widzenia emitowanej przez oświetlacz wiąz-
wykonanie skomplikowanej czÍÅ›ci 90o daje to caÅ‚kowity kÄ…t obser- ki podczerwieni. Natomiast ser-
mechanicznej, niezbÍdnej do po- wacji wynoszÄ…cy 270o w pozio- womechanizmy modelarskie wy-
ruszania kamerÄ…. Taki ukÅ‚ad me- mie i niewiele mniej w pionie. magajÄ… napiÍcia staÅ‚ego z prze-
chaniczny musiaÅ‚by skÅ‚adaĘ siÍ ze MoÅ‚e byĘ zastosowany takÅ‚e do dziaÅ‚u 4,8..6VDC. Dlatego teÅ‚ za-
skomplikowanych przekÅ‚adni, obserwacji obiektÛw znajdujÄ…- stosowano w ukÅ‚adzie stabilizator
praktycznie nie do wykonania cych siÍ w caÅ‚kowitej ciemnoÅ›ci napiÍcia IC1 - 7805, ktÛrego za-
w warunkach amatorskich. (np. śpiących dzieci), poniewał daniem jest zasilanie serwome-
NapisaÅ‚em ìjak dotÄ…dî ponie- zostaÅ‚ wyposaÅ‚ony w oÅ›wietlacz chanizmÛw i, za poÅ›rednictwem
wał obecnie bariera ta została noktowizyjny pracujący w pod- złącza CON4, sterującego nimi
pokonana. Mamy juÅ‚ do dyspo- czerwieni. ukÅ‚adu elektronicznego, ktÛrego
zycji aÅ‚ dwa ìprzeÅ‚oÅ‚eniaî pomiÍ- PoniewaÅ‚ koszt nabycia kame- schemat zostaÅ‚ pokazany na rys.
dzy elektronikÄ… a mechanikÄ…: sil- ry i dwÛch serwomechanizmÛw 2.
niki krokowe i serwomechanizmy, jest relatywnie wysoki, duÅ‚Ä… wagÍ Podobnie jak w przypadku
ostatnio szczegÛÅ‚owo opisywane przywiÄ…zywaÅ‚em do zaprojektowa- oÅ›wietlacza noktowizyjnego, nie
na Å‚amach EP. WykorzystujÄ…c fakt, nia ukÅ‚adu z wykorzystaniem wy- bÍdÍ w tym artykule tÅ‚umaczyÅ‚
Å‚e produkowane obecnie mini- Å‚Ä…cznie Å‚atwo dostÍpnych i tanich Czytelnikom zasady dziaÅ‚ania ser-
kamery wideo przeznaczone do elementÛw. UrzÄ…dzenie jest bar- womechanizmÛw modelarskich,
domowych zastosowaÒ, a takÅ‚e ka- dzo proste i Å‚atwe do wykonania, poniewaÅ‚ poruszaÅ‚em juÅ‚ ten te-
mery do komputerowych syste- nawet dla mało zaawansowanego mat w kilku artykułach zamiesz-
mÛw multimedialnych sÄ… bardzo konstruktora. czonych w Elektronice Praktycz-
Elektronika Praktyczna 6/99
54
Układ zdalnego pozycjonowania przemysłowej kamery wideo
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
P1, P2: 10k&!/A, potencjometry
obrotowe lub suwakowe
PR1, PR3: 4,7k&!, potencjometry
montażowe
PR2, PR4: 100k&!, potencjometry
montażowe
R1, R2: 100k&!
R3, R4: 22&!
R5: 240&!
R6: 560&!
R7; 4,7k&!
R8, R10: 8,2k&!
R9, R11: 47k&!
R12: 270k&!
Kondensatory
C1, C2: 100nF
C3: 4,7nF
C4: 22nF
C5, C6: 1000µF/25V
Rys. 2. Schemat elektryczny układu sterującego. C7, C9, C11, C13: 100nF
C8: 100µF/16V
C10, C12, C14: 10nF
nej. PrzypomnÍ jedynie, Å‚e serwo- tych impulsÛw. KÄ…t obrotu serwa
mechanizm umoÅ‚liwia realizacjÍ modelarskiego sterowanego impul- Półprzewodniki
tzw. sterowania proporcjonalnego. sami o standardowej długości wy-
D1, D2, D3, D4, D5, D6, D7, D8:
Serwo sterowane jest impulsami nosi od 60 do 90o i mołe byĘ
diody IRED
prostokÄ…tnymi o wypeÅ‚nieniu Å‚atwo zwiÍkszony do 180o przez
IC1: 7805
zmieniajÄ…cym siÍ w granicach od zastosowanie sterowania impulsa-
IC2, IC3, IC4, IC5: NE555
ok. 0,5 do ok. 2,5ms (1..2ms mi o przedłułonym czasie trwa-
T1: BUZ10 lub podobny
w typowych zastosowaniach mo- nia. Moment obrotowy serwome-
delarskich), a minimalny kąt obro- chanizmu jest bardzo duły Różne
tu waÅ‚u napÍdowego serwa uza- i w przypadku serw standardo-
CON1, CON7: ARK2
lełniony jest właśnie od długości wych dochodzi do kilku kg*cm,
CON2, CON3: złącze szpilkowe
a w serwomechanizmach stosowa-
1x3
nych w modelarstwie wyczyno-
CON4, CON6: złącze szpilkowe
wym mołe wielokrotnie przekra-
5x2
czaĘ tÍ wartośĘ.
Impulsy sterujÄ…ce serwami wy-
twarzane są w naszym układzie
przez dwa przerzutniki mo-
nostabilne IC4 i IC5, zbudowane
z wykorzystaniem popularnych
ukÅ‚adÛw scalonych typu NE555.
Czas trwania impulsu, a tym sa-
mym kąt obrotu wału serwome-
chanizmu, na ktÛrym zamocowa-
na jest kamera, mołemy nastawiaĘ
za pomocÄ… potencjometrÛw P1
i P2. Z wartoÅ›ciami elementÛw ta-
kimi jak na schemacie, czas trwa-
nia tych impulsÛw wynosi od ok.
0,5 do ok. 3 ms, co zapewnia kÄ…t
obrotu kamery wynoszÄ…cy do ok.
180o. Przerzutniki wyzwalane sÄ…
impulsami generowanymi przez
astabilny multiwibrator IC3 (okres
Rys. 3. Rozmieszczenie elementów Rys. 4. Rozmieszczenie elementów
około 10ms). Potencjometry mon-
na płytce drukowanej układu na płytce drukowanej układu
tałowe PR1..PR4 słułą do ewen-
wykonawczego. sterujÄ…cego.
Elektronika Praktyczna 6/99
55
Układ zdalnego pozycjonowania przemysłowej kamery wideo
tualnego dostosowania charakte- rownika. Mozaiki ich Å›cieÅ‚ek znaj- niem w pÅ‚ytkÍ jakichkolwiek
rystyk potencjometrÛw P1 i P2 do dujÄ… siÍ na wkÅ‚adce wewnÄ…trz elementÛw.
wymaganej charakterystyki ruchu numeru. Sposobu zamontowania kamer-
kamery i maksymalnego kąta jej Montał wykonujemy w typo- ki na serwomechanizmie i połą-
obrotu. wy sposÛb, rozpoczynajÄ…c od czenia dwÛch serw ze sobÄ… nie
Za pomocÄ… przeÅ‚Ä…cznika S1 elementÛw o najmniejszych ga- ma sensu dokÅ‚adnie opisywaĘ.
mołemy zewrzeĘ do masy zasi- barytach. Płytka układu wyko- Zaleły on od mołliwości wyko-
lania wejÅ›cie R multiwibratora nawczego zostaÅ‚a zwymiarowana nawcy, a szczegÛÅ‚y sÄ… dokÅ‚adnie
astabilnego IC2, powodujÄ…c tym pod obudowÍ typu Z-23. KsztaÅ‚t widoczne na zdjÍciach. MogÍ je-
samym zaprzestanie generacji im- i wymiary tej obudowy pozwala- dynie podpowiedzieĘ moim Czy-
pulsÛw przez ten ukÅ‚ad i wyÅ‚Ä…- jÄ… na Å‚atwe zamocowanie kamery telnikom, Å‚e potrzebne do mon-
czenie oświetlacza noktowizyjne- wideo na jej powierzchni i zlo- tału urządzenia kształtki najłat-
go. kalizowanie diod IRED dookoÅ‚a wiej wykonaĘ z kawaÅ‚kÛw lamina-
Układ sterujący zasilany jest kamery. tu epoksydowo - szklanego uły-
z ukÅ‚adu wykonawczego za po- JeÅ‚eli dobrze przyjrzymy siÍ wanego do produkcji obwodÛw
średnictwem złącza CON6, przez płytce układu wykonawczego, drukowanych.
ktÛre przekazywane sÄ… takÅ‚e syg- to zauwaÅ‚ymy maÅ‚e otworki W ukÅ‚adzie sterownika moÅ‚e-
naÅ‚y sterujÄ…ce. ZÅ‚Ä…cze CON7 umieszczone pomiÍdzy punkta- my zastosowaĘ potencjometry ob-
umołliwia dołączenie do układu mi lutowniczymi kałdej z diod rotowe lub suwakowe, zaleły to
sterownika ewentualnych ukÅ‚adÛw IRED. Otworki te mogÄ… posÅ‚u- wyÅ‚Ä…cznie od upodobaÒ uÅ‚ytkow-
pomocniczych. Å‚yĘ do bardzo dokÅ‚adnego za- nikÛw. TakÅ‚e typ obudowy bÍdzie
znaczenia na wewnÍtrznej stro- zaleÅ‚aÅ‚ od sposobu wykonania
MontaÅ‚ i uruchomienie nie obudowy miejsc, w ktÛrych sterownika i ewentualnego umiesz-
Na rys. 3 i 4 pokazano roz- musimy wywierciĘ otwory na czenia w niej miniaturowego mo-
mieszczenie elementÛw na pÅ‚yt- diody IRED. CzynnośĘ tÍ mu- nitora LCD.
kach układu wykonawczego i ste- simy wykonaĘ przed wlutowa- Zbigniew Raabe, AVT
Elektronika Praktyczna 6/99
56